Expanding the Tool Box: Environmental Metabolomics Improves Decision Making and Management of Contaminated (Superfund) Sites

扩展工具箱:环境代谢组学改善污染(超级基金)场地的决策和管理

基本信息

  • 批准号:
    10044487
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-02-03 至 2021-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary/Abstract Metabolomics is a relatively novel Molecular Biological Tool (MBT), which employs highly sensitive instrumentation to obtain a measure of all small organic molecules present in a biological sample. Contemporary MBTs rely on quantitative PCR and measure the presence and abundance of keystone bacteria (e.g., Dehalococcoides) involved in the detoxification of priority contaminants such as chlorinated ethenes; however, the current tools fall short of informing about actual in situ dechlorination activity. Metabolomics measures small molecules that directly relate to active metabolism, and provides key insights into microbial community function and health. Chlorinated ethenes are among the most common contaminants impacting Superfund sites. Detoxification can be achieved by organohalide-respiring bacteria (e.g., Dehalococcoides) via stepwise reductive dechlorination to environmentally benign ethene; however, the degradation process often stalls at the toxic and carcinogenic intermediates cis-1,2-dichloroethene (cDCE) and vinyl chloride (VC). MBTs applied in contemporary monitoring regimes cannot predict the occurrence of stalls, and costly remediation strategy changes are required. Laboratory experiments demonstrated that metabolomics distinguishes healthy microbiomes from “sick” microbiomes and predicts degradation stalls or when ethene formation occurs. An MBT with these capabilities would greatly reduce overall project costs and management time, streamline the implementation of the most promising remedy, contribute to early site closures, and thus be a valuable asset to the remediation industry with tangible benefits to the U.S. tax payer. The proposed study will demonstrate the value and utility of the metabolomics approach as a prognostic and diagnostic monitoring tool for the remediation industry, and develop a path towards commercialization of this MBT.
项目概要/摘要 代谢组学是一种相对新颖的分子生物学工具(MBT),它采用了高度 灵敏的仪器来测量生物中存在的所有小有机分子 现代 MBT 依靠定量 PCR 来测量样本的存在和存在。 大量参与优先解毒的关键细菌(例如 Dehalococcoides) 然而,目前的工具不足以告知污染物,例如氯化乙烯。 实际的原位脱氯活性测量直接相关的小分子。 活跃的新陈代谢,并提供对微生物群落功能和健康的重要见解。 氯化乙烯是影响超级基金场地的最常见污染物之一。 有机卤化物呼吸细菌(例如 Dehalococcoides)可以通过以下方式实现解毒: 逐步还原脱氯生成对环境无害的乙烯;然而,降解 该过程经常在有毒和致癌中间体顺式 1,2-二氯乙烯 (cdCE) 处停滞 当代监测制度中应用的 MBT 和氯乙烯 (VC) 无法预测。 发生停顿,并且需要实验室改变昂贵的补救策略。 实验证明代谢组学可区分健康微生物组和“患病”微生物组 微生物组并预测降解停止或乙烯形成的时间。 能力将大大降低总体项目成本和管理时间,简化 实施最有希望的补救措施,有助于尽早关闭场所,从而成为 对修复行业来说是宝贵的资产,对美国纳税人来说是实实在在的好处。 拟议的研究将证明代谢组学方法作为一种方法的价值和实用性 修复行业的预测和诊断监测工具,并开发一条通往 该MBT的商业化。

项目成果

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